CN102399062A - 一种微通道板的实体边玻璃 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微通道板的实体边玻璃。本发明按重量份数包括65-75份的SiO2、15-20份的∑(Na2O+K2O)、8-13份的∑(CaO+BaO)、0-2份的Al2O3、1-5份的B2O3、0-1份的ZnO。本发明具有在MCP制作过程中即使由于整个基板的热膨胀系数发生改变也不会变形的优点。

Description

一种微通道板的实体边玻璃
技术领域
本发明涉及一种微通道板的实体边玻璃。
背景技术
微通道板（简称为MCP）是由可多达数百万个规则紧密排列的细微空心玻璃管组成的通道式电子倍增器件，是由铅硅盐酸玻璃的表面还原特性和良好的融合光纤加工制造的。
    作为上述电子倍增器的MCP，其检测对象以电子，离子，X射线等，且有小型重量轻的特点，而且具有优异的高增益性。
由于MCP的形状如一聚集了上百万个细微的平行空心玻璃管的薄圆片，所以它的机械特性主要靠实体边玻璃来得到保证。近年来由于对MCP高分辨率、高速应答性等特性要求的进一步提高，一直希望MCP的通道直径缩小，直径小于6um或通道的间距缩短，随之MCP的厚度也相应变薄，而这些都对MCP机械特性造成影响，更提高了对实体边玻璃的要求。
    MCP传统工艺采用玻璃多纤维拉制工艺，其工艺过程包括单丝拉制→复丝拉制→熔压→切割、研磨、抛光→化学腐蚀→氢还原→镀膜→检测，在这一工艺过程中前期涉及有三种玻璃,如图1所示，为实体边玻璃1、通道基板玻璃2（铅硅酸盐玻璃）、通道内玻璃3（易溶的镧系玻璃，此玻璃在化学腐蚀过程中被溶掉）。在氢还原过程中通道基板玻璃2的表面被还原出原子铅，造成整个基板的热膨胀系数发生改变，这也就要求实体边玻璃不仅要有良好的的机械特性，更要有适合整个适合工艺过程的玻璃性能变化的热学性质及熔体性质。
然而现有技术的实体边玻璃1采用与通道基板玻璃2相同的材料拉制成管，管内套用耐酸溶的玻璃填充。这种形式由于受通道基板玻璃物理化学性质影响，在通道直径变小到一种程度后（6um以下），在MCP制作过程中由于整个基板的热膨胀系数发生改变而使实体边玻璃1会出现大量的变形情况，影响了微通道板的品质。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中所存在的上述不足，而提供一种不会变形的用于微通道板的实体边玻璃。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于微通道板的实体边玻璃，其特征在于：该实体边玻璃按重量份数包括下列成份：
SiO2                65-75份
∑(Na2O+K2O)         15-20份
∑(CaO+BaO)         8-13份
Al2O3                0-2份
B2O3                 1-5份
ZnO                 0-1份。
优化的，该实体边玻璃按重量份数包括下列成份：
SiO2          71份
K2O           6.0份
Na2O          10.5份
CaO           8.5份
BaO           1.0份
Al2O3                   0.5份
B2O3                     2.5份。
优化的，该实体边玻璃按重量份数包括下列成份：
SiO2                    67份
K2O           5.8份
Na2O          10.1份
CaO           9.0份
BaO           2.0份
ZnO           1.0份
Al2O3                    1.1份
B2O3                     4.0份。
优化的，该实体边玻璃按重量份数包括下列成份：
SiO2                       70份
K2O            4.0份
Na2O           11份
CaO            9份
BaO            1.5份
Al2O3                      1份
B2O3                        3.5份。
优化的，该实体边玻璃还包括有Sb2O3，Sb2O3按重量份数为0.2份。
本发明与现有技术相比，具有在MCP制作过程中即使由于整个基板的热膨胀系数发生改变也不会变形的优点。
附图说明
    图1为微通道板的结构示意图。
图2为图1的B-B剖视示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例：本发明按重量份数包括：
SiO2                65-75份
∑(Na2O+K2O)         15-20份
∑(CaO+BaO)         8-13份
Al2O3                0-2份
B2O3                 1-5份
ZnO                 0-1份
优化的，还包括重量份数为0.2份的Sb2O3 。
在本发明中，∑()表示括号内用化学式表示的各化合物的合计含有份数，各化合物并不是全部都要有。
本发明既保证玻璃且有良好的机械性能，而且在玻璃制作和拉丝过程中不易析晶，并且该玻璃制作简单。
SiO2 的含有比例若不足65 wt%，则实体边玻璃的转变温度Tg太低，若SiO2的含有比例超过75 wt%，则实体边玻璃的转变温度Tg太高，致使在熔压工艺时实体边玻璃与通道基板玻璃的粘度温度曲线难以接近，导致实体边玻璃与通道基板玻璃相接处熔合不紧密，降低二者相交处机械强度。
通过调整Na2O+K2O的组成成分作为玻璃网络修饰体，可以使实体边玻璃融化温度降低易于制作，而且易于调整同超出与适合其它两种玻璃和适合工艺过程的热膨胀系数。
通过调整CaO+BaO的组成成分可以调整实体边玻璃的料性，使之比通道基板玻璃的料性短，且有在熔压温度下接近的粘度温度曲线。
调整Al2O3与B2O3的比例，加强实体边玻璃的网络结构，提高实体边玻璃的机械强度，并且增强实体边玻璃的化学稳定性，使得实体边玻璃在化学腐蚀阶段能使实体边玻璃能承受酸溶的考验，实体边玻璃表面无腐蚀工艺坑。
适量加ZnO可以改善实体边玻璃的析晶性能，可以保证拉丝过程无析晶产生。
加0.2份的Sb2O3 ，作为澄清剂，便于实体边玻璃的制作。
采用本发明所涉及的MCP实体边玻璃产生如下优异效果。
1、实体边玻璃采用直接用玻璃棒拉丝的方法，使得实体边玻璃在熔压过程中，由于是相同玻璃而能充分熔合，相当于在通道基板外是一块完整的玻璃，从而大大提高了MCP的机械强度。
2、由于本发明的实体边玻璃的较高温度Tg比传统的通道基板玻璃套棒所形成的实体边玻璃转变温度Tg高100℃达到530℃左右，使得采用本专利作实体边玻璃的MCP更能经受更高的温度的氢还原工艺而不变形。
3、采用本发明作为实体边，在MCP的通道达到5um，厚度达到0.27mm以下时，仍能不变形，而传统的通道基板玻璃套玻璃棒为实体边的方法，在MCP的通道达到6um，厚度0.32mm时，就有部分在制作过程中开始变形。
实施例1：
本实施例组成如下：
SiO2                    67份
K2O           5.8份
Na2O          10.1份
CaO           9.0份
BaO           2.0份
ZnO           1.0份
Al2O3                    1.1份
B2O3                     4.0份
Sb2O3                   0.2份。
以本实施例作为实体边玻璃，制作出的MCP，其玻璃转变温度Tg为530℃，热膨胀系数α20-300℃为96 ×10-7/℃。
对多种MCP进行试验，具有如下结果：
MCP通道孔径6um，厚度0.31mm，全部不变形，且机械性能良好，实体边玻璃表面无腐蚀点；
MCP通道孔径5um，厚度0.28mm，全部不变形，且机械性能良好，实体边玻璃表面无腐蚀点；
MCP通道孔径5um，厚度0.26mm，90%不变形，且机械性能良好，实体边玻璃表面无腐蚀点。
实施实例2：
本实施例组成如下：
SiO2          71份
K2O           6.0份
Na2O          10.5份
CaO           8.5份
BaO           1.0份
Al2O3                   0.5份
B2O3                     2.5份
Sb2O3                   0.2份。
以本实施例作为实体边玻璃，制作出的MCP，其玻璃转变温度540℃，热膨胀系数
α20-300℃为96 ×10-7/℃。
对多种MCP进行试验，具有如下结果：
MCP通道孔径6um，厚度0.31mm，全部不变形，且机械性能良好，实体边玻璃表面无腐蚀点；
MCP通道孔径5um，厚度0.28mm，全部不变形，且机械性能良好，实体边玻璃表面无腐蚀点；
MCP通道孔径5um，厚度0.26mm，85%不变形，且机械性能良好，实体边玻璃表面无腐蚀点。
实施实例3：
本实施例组成如下：
SiO2                       70份
K2O            4.0份
Na2O           11份
CaO            9份
BaO            1.5份
Al2O3                      1份
B2O3                        3.5份
Sb2O3                      0.2份。
以本实施例作为实体边玻璃，制作出的MCP，其玻璃转变温度Tg为538℃，热膨胀系数为α20-300℃为95 ×10-7/℃。
对多种MCP进行试验，具有如下结果：
MCP通道孔径6um，厚度0.31mm，全部不变形，且机械性能良好，实体边玻璃表面无腐蚀点；
MCP通道孔径5um，厚度0.28mm，全部不变形，且机械性能良好，实体边玻璃表面无腐蚀点；
MCP通道孔径5um，厚度0.26mm，90%不变形，且机械性能良好，实体边玻璃表面无腐蚀点。
与三个实施例进行比较的实例：
使用传统基板玻璃套用BaK2光学玻璃作为实体边材料，制作出的MCP：
当MCP通道孔径6um，厚度0.32mm，90%不变形，且机械性能良好，实体边玻璃表面无腐蚀性；
MCP通道孔径6um，厚度0.31mm，70%不变形，且机械性能良好，实体边玻璃表面无腐蚀性；
MCP通道孔径5um，厚度0.26mm，30%不变形，且机械性能良好，实体边玻璃表面无腐蚀性。
以上比例实例系采用相同的通道基板玻璃与易溶镧系玻璃做有效区复丝（即同一对棒管），相同的工艺，作比较，每一组各取100片，共5组实验所得结果。
综上对照比较，采用本专利作为MCP的实体边玻璃，在机械性能和减少产品变形方面是有很大改善，是一种新型而且实用的MCP实体边材料。

Claims (5)

1.一种微通道板的实体边玻璃，其特征在于：该实体边玻璃按重量份数包括下列成份：
SiO2                65-75份
∑(Na2O+K2O)         15-20份
∑(CaO+BaO)         8-13份
Al2O3                0-2份
B2O3                 1-5份
ZnO                 0-1份。
2.根据权利要求1所述的微通道板的实体边玻璃，其特征在于：该实体边玻璃按重量份数包括下列成份：
SiO2          71份
K2O           6.0份
Na2O          10.5份
CaO           8.5份
BaO           1.0份
Al2O3                   0.5份
B2O3                     2.5份。
3.根据权利要求1所述的微通道板的实体边玻璃，其特征在于：该实体边玻璃按重量份数包括下列成份：
SiO2                    67份
K2O           5.8份
Na2O          10.1份
CaO           9.0份
BaO           2.0份
ZnO           1.0份
Al2O3                    1.1份
B2O3                     4.0份。
4.根据权利要求1所述的微通道板的实体边玻璃，其特征在于：该实体边玻璃按重量份数包括下列成份：
SiO2                       70份
K2O            4.0份
Na2O           11份
CaO            9份
BaO            1.5份
Al2O3                      1份
B2O3                        3.5份。
5.根据权利要求2～4任一权利要求所述的微通道板的实体边玻璃，其特征在于：该实体边玻璃还包括有Sb2O3，Sb2O3按重量份数为0.2份。
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